时间采样分辨率对生物输运模型参数推断的影响

成像数据已广泛用于研究各种尺度的生物系统，例如细菌的运动行为或 mRNA 的输运，并有可能转变我们对关键输运机制的理解。这些成像研究通常要求我们比较生物物种或突变体，为此我们需要定量地表征它们的行为。数学模型提供了对系统的定量描述，使我们能够进行这种比较，但为了将这些机制性数学模型与成像数据联系起来，我们需要估计模型的参数。在这项工作中，我们通过在贝叶斯框架中对简单的速度跳跃过程模型进行精确推断，研究了以不同时间分辨率收集数据对生物输运模型参数推断的影响。这个问题在许多研究中都很突出，因为大多数成像技术对图像采集频率施加了限制，而观测的离散性质可能会在参数估计中引入误差。在这项工作中，我们通过在隐状态框架内构建速度跳跃过程模型来避免此类误差。这使我们能够从简单速度跳跃过程的含噪观测中获得重定向速率和噪声幅度的估计。我们证明了这些估计对采样分辨率的时间变化和测量噪声程度的敏感性。我们使用我们的方法为旨在表征可由速度跳跃过程描述的运动行为的研究人员提供实验指南。特别是，我们考虑了导致时间采样分辨率与观测噪声之间权衡的实验约束如何影响参数估计。